KR20130091442A - 호흡 유도 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

호흡 유도 장치가 제공된다. 본 발명에 의한 호흡 유도 장치는, 사용자로부터 호흡 파형 데이터를 수집하는 호흡 파형 데이터 수집부, 호흡 파형 템플릿을 저장하는 저장부, 상기 호흡 파형 데이터 및 상기 호흡 파형 템플릿을 비교하고, 상기 비교 결과의 유사도에 기초하여 호흡 충실도를 결정하는 제어부 및 상기 호흡 파형 데이터, 상기 호흡 파형 템플릿 및 상기 호흡 충실도 중 적어도 하나를 디스플레이하는 사용자 인터페이스부를 포함한다.

Description

호흡 유도 장치 및 그 제어 방법 { RESPIRATION INDUCING DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF }
본 발명은 호흡 파형 데이터를 이용한 호흡 유도 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정 주기 및 깊이를 가지는 호흡을 유도할 수 있는 호흡 유도 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
근자에 들어, 스트레스가 각종 질병을 유발시키는데 주요한 원인이라는 사실이 널리 알려지고 또한 증명되고 있다. 이에 따라, 스트레스를 감소시킬 수 있는 다수의 방법이 연구되고 있다. 특히, 정신분석학 및 관련 의료 분야에서는 스트레스를 감소시킬 수 있는 방법 중 하나로 특정 주기의 호흡을 지목하고 있다.
의료 분야의 스트레스 감소 실험의 통계 결과는, 예를 들어 1분에 6회의 호흡을 일정한 주기로 호흡을 지속하는 경우 스트레스 감소에 효과가 있는 것으로 나타난다. 상술한 특정한 주기의 지속적 호흡은 스트레스 감소뿐만 아니라 안면에도 효과가 있는 것으로 나타나며, 이에 따라 상술한 특정한 주기의 지속적 호흡의 도모가 요구된다.
한편, 특정한 주기의 지속적인 호흡을 도모하는 기술에 대하여서는 개시된 바가 없다. 이에 따라 특정한 주기의 지속적인 호흡을 도모할 수 있는 방법이 모색된다. 다만, 특정한 주기의 지속적인 호흡을 수행하는 도중에는 사용자가 쉽게 실증을 낼 가능성이 다분하다. 이에 따라, 사용자의 흥미를 유발하면서도 안정적으로 특정 주기의 호흡을 유도하는 장치 및 그 제어 방법의 개발이 요청된다.
본 발명은 상술한 개발 요청에 응답하여 안출된 것으로, 본 발명은 특정한 주기의 호흡을 유도할 수 있는 호흡 유도 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.
상술한 바를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 의한 호흡 유도 장치는, 사용자로부터 호흡 파형 데이터를 수집하는 호흡 파형 데이터 수집부, 호흡 파형 템플릿을 저장하는 저장부, 상기 호흡 파형 데이터 및 상기 호흡 파형 템플릿을 비교하고, 상기 비교 결과의 유사도에 기초하여 호흡 충실도를 결정하는 제어부 및 상기 호흡 파형 데이터, 상기 호흡 파형 템플릿 및 상기 호흡 충실도 중 적어도 하나를 디스플레이하는 사용자 인터페이스부를 포함한다.
아울러, 본 발명의 다른 측면에 의한 호흡 유도 장치의 제어 방법은, 사용자로부터 호흡 파형 데이터를 수집하는 단계, 기저장된 호흡 파형 템플릿을 독출하는 단계, 상기 호흡 파형 데이터 및 상기 호흡 파형 템플릿을 비교하고, 상기 비교 결과의 유사도에 기초하여 호흡 충실도를 결정하는 단계 및 상기 호흡 파형 데이터, 상기 호흡 파형 템플릿 및 상기 호흡 충실도 중 적어도 하나를 디스플레이하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 의하여, 특정한 주기 또는 특정한 깊이의 호흡을 유도할 수 있는 호흡 유도 장치 및 그 제어 방법이 제공될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 흥미를 가지면서 특정한 주기 및 깊이를 가지는 호흡을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 호흡 유도 장치의 블록도이다.
도 2a 및 2b는 사용자가 호흡 파형 데이터 수집부를 포함하는 호흡 유도 장치를 장착한 형태의 개념도이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그 형태의 호흡 파형 데이터이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 호흡 유도 장치의 블록도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시 예에 의한 게임 화면의 예시이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른, 게임 플레이 화면의 개념도이다.
도 6a 및 6b는 호흡 충실도 및 이에 대한 점수를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 다른 측면에 의한 호흡 유도 장치의 제어 방법 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 호흡 유도 장치의 제어 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 게임 화면 표시 방법의 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 호흡 유도 장치의 블록도이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 호흡 유도 장치의 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 호흡 유도 장치(100)는 호흡 파형 데이터 수집부(110), 제어부(120), 사용자 인터페이스부(130) 및 저장부(140)를 포함할 수 있다. 여기에서 호흡 유도 장치(100)는 상기의 호흡 파형 데이터 수집부(110), 제어부(120), 사용자 인터페이스부(130) 및 저장부(140)를 포함하는 구성이면 그 제한이 없지만, 본 발명의 바람직한 일 실시 예는 스마트폰 또는 태블릿 PC 등으로 구현될 수 있다. 스마트폰 또는 태블릿 PC는 사용자 인터페이스부(130)에 대응하는 터치 스크린 및 제어부(130)에 대응하는 중앙처리연산장치 및 저장부(140)에 대응하는 저장 수단을 포함할 수 있다.
호흡 파형 데이터 수집부(110)는 호흡 유도 장치(100)를 직접 또는 간접적으로 착용한 사용자의 호흡 파형 데이터를 수집할 수 있다. 여기에서 호흡 파형 데이터는 시계열적 데이터로, 예를 들어 들숨에 대하여 높은 수치를 가지며, 날숨에 대하여 낮은 수치를 가지는 형태로 표현될 수 있다. 호흡 파형 데이터의 형태에 대하여서는 도 2c를 참조하여 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
호흡 파형 데이터 수집부(110)는 아날로그 형태의 호흡 파형 데이터를 수집하여 제어부(120)로 출력할 수 있다. 또는 호흡 파형 데이터 수집부(110)는 아날로그 형태의 호흡 파형 데이터에 대하여 기설정된 전처리를 수행하여 디지털 형태의 데이터로 변환하여 출력할 수도 있다.
호흡 파형 데이터 수집부(110)는, 예를 들어 3축 가속도 센서로 구현될 수 있다. 여기에서 3축 가속도 센서는 공간의 3차원에 각각 대응하는 가속도를 측정할 수 있는 센싱 수단을 의미할 수 있다. 호흡 파형 데이터 수집부(110)는, 사용자에 직접적으로 장착될 수 있다.
사용자가 호흡을 수행하는 과정에서, 사용자가 들숨을 들여마시는 경우에는 횡경막이 상승하며, 사용자가 날숨을 내쉬는 경우에는 횡경막이 하강한다. 호흡 파형 데이터 수집부(110)는 바람직하게는 사용자의 횡경막 부근에 장착될 수 있다.
도 2a는 사용자가 호흡 파형 데이터 수집부(110)를 포함하는 호흡 유도 장치(100)를 장착한 형태의 개념도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 사용자(201)는 횡경막 부근에 호흡 유도 장치(100)를 장착할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이 사용자가 날숨(203)을 내쉬는 경우에는 횡경막이 하강한다.
호흡 파형 데이터 수집부(110)는 횡경막의 하강에 의한 가속도를 센싱할 수 있다. 예를 들어 호흡 파형 데이터 수집부(110)는 횡경막의 하강에 의한 중력 방향으로의 가속도 증가를 센싱할 수 있다. 또는 호흡 파형 데이터 수집부(110)는 횡경막 하강에서 기인한 흉곽 하강에 의한 사용자의 흉곽 반대 방향으로의 가속도 증가를 센싱할 수도 있다.
한편, 도 2b는 사용자가 들숨을 들이마시는 과정을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2a의 실시 예와 마찬가지로, 사용자(201)는 호흡 유도 장치(202)를 횡경막 부근에 장착할 수 있다. 사용자(201)는 들숨(204)을 들이마실 수 있으며, 이러한 경우 사용자(201)의 횡경막은 상승할 수 있다.
호흡 파형 데이터 수집부(110)는 횡경막의 하강에 의한 가속도를 센싱할 수 있다. 예를 들어 호흡 파형 데이터 수집부(110)는 횡경막의 상승에 의한 중력 반대 방향으로의 가속도 증가를 센싱할 수 있다. 또는 호흡 파형 데이터 수집부(110)는 횡경막 상승에서 기인한 흉곽 상승에 의한 사용자의 흉곽 방향으로의 가속도 증가를 센싱할 수도 있다.
호흡 파형 데이터 수집부(110)는 수집된 가속도 증감 정보를 아날로그 형태의 로(raw) 데이터로 제어부(120)로 출력할 수 있다. 또는 상술한 바와 같이, 호흡 파형 데이터 수집부(110)는 소정의 전처리를 거쳐 디지털 형태로 변환된 호흡 파형 데이터를 제어부(120)로 출력할 수도 있다.
도 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아날로그 형태의 호흡 파형 데이터이다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 호흡 파형 데이터는 시계열적 데이터일 수 있다. 호흡 파형 데이터는 일정한 깊이(211) 및 일정한 주기(212)를 포함할 수 있다. 사용자의 호흡이 가빠질수록 주기(212)는 단축될 수 있으며, 사용자의 호흡량이 증가할수록 깊이(211)는 증가할 수 있다.
한편, 호흡 파형 데이터 수집부(110)는 사용자의 횡경막 또는 흉곽의 가속도를 측정하는 방법 이외에도 다양한 방식에 의하여 호흡 파형 데이터를 수집할 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
제어부(120)는 호흡 파형 데이터를 입력받아 저장부(140)로부터 독출한 호흡 파형 템플릿과 비교할 수 있다. 호흡 파형 템플릿은 스트레스 경감에 효과가 있다고 판명된 주기 및 깊이 정보를 포함한 호흡 파형 관련 데이터일 수 있다. 예를 들어, 호흡 파형 템플릿은 360Hz의 주파수를 가지는 사이뉴소디얼(sinusodial) 데이터일 수 있다.
제어부(120)는 호흡 파형 데이터 및 호흡 파형 템플릿을 비교할 수 있으며, 그 비교 결과를 사용자 인터페이스부(130)로 출력할 수 있다. 제어부(120)는 호흡 파형 데이터 및 호흡 파형 템플릿의 유사도를 판단할 수 있으며, 판단된 유사도에 기초하여 현재 사용자의 호흡 충실도를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(120)는 호흡 파형 데이터 및 호흡 파형 템플릿 사이의 상관도를 결정할 수 있으며, 상관도 값을 유사도로 결정할 수 있다. 여기에서 호흡 파형의 시계열적 데이터를 [x1,x2,...,xn]로 명명하고, 호흡 파형 템플릿의 시계열적 데이터를 [y1,y2,...,yn]로 명명하도록 한다. 이 경우, 호흡 파형 데이터 및 호흡 파형 템플릿 사이의 상관도 rxy는 수학식 1에 의하여 결정될 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서
Figure pat00002
는 호흡 파형 데이터의 평균이며,
Figure pat00003
는 호흡 파형 템플릿의 평균이다. 수학식 1에 의한 상관도의 값이 클수록 호흡 파형 데이터 및 호흡 파형 템플릿의 파형 유사도는 높은 것이며, 상관도의 값이 작을수록 호흡 파형 데이터 및 호흡 파형 템플릿의 파형 유사도는 낮은 것이다.
제어부(120)는 예를 들어 상술한 상관도를 결정하여, 사용자의 호흡 충실도를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 상관도가 높은 경우에는 현재의 호흡 충실도가 높은 것으로 판단하며, 상관도가 낮은 경우에는 현재의 호흡 충실도가 낮은 것으로 판단할 수 있다.
제어부(120)는 상술한 호흡 충실도를 보다 사용자의 직관에 부합하는 방식의 그래픽을 렌더링할 수 있다. 제어부(120)는, 예를 들어 호흡 충실도를 점수화하여 점수화된 호흡 충실도를 포함하는 사용자 친화적인 그래픽을 렌더링할 수 있다. 제어부(120)는 렌더링된 그래픽을 디스플레이하도록 사용자 인터페이스부(130)를 제어할 수 있다.
제어부(120)는 호흡 충실도 이외에도, 고 호흡 충실도를 위한 호흡 유도 지시자, 현재 입력 중인 호흡 파형 데이터 및 호흡 파형 템플릿을 함께 디스플레이하도록 사용자 인터페이스부(130)를 제어할 수도 있다.
한편, 제어부(120)는 호흡 유도 장치(100)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부(120)는 저장부(140)로부터 독출한 호흡 유도 장치(100) 동작 전반에 대한 프로그램, 어플리케이션, 알고리즘을 독출하여 실행할 수 있다. 제어부(120)는 중앙연산처리장치, 마이크로프로세서, IC 칩, 미니 컴퓨터와 같은 형태로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 것이다. 제어부(120)는 추가적인 저장수단인 롬 및 램 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있으며, 이러한 경우에는 중앙연산처리장치와 롬 및 램은 내부 버스를 통하여 상호 연결될 수 있다.
사용자 인터페이스부(130)는, 사용자로부터의 입력 신호를 입력받을 수 있다. 사용자 인터페이스부(130)는 또한 렌더링된 그래픽을 디스플레이할 수도 있다. 사용자 인터페이스부(130)는 예를 들어 키 입력 수단 및 디스플레이 수단을 포함할 수 있다. 한편, 사용자 인터페이스부(130)는 터치 스크린의 형태로 구현될 수도 있다. 사용자 인터페이스부(130)가 터치 스크린의 형태로 구현되는 경우에는, 사용자 인터페이스부(130)는 터치 스크린 모듈과 터치 스크린 구동 모듈을 동시에 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스부(130)는 제어부(120)로부터 입력되는 렌더링된 그래픽 데이터를 디스플레이할 수 있다. 사용자 인터페이스부(130)는 사용자로부터 사용자 입력을 입력받을 수도 있다. 여기에서, 사용자 입력은 호흡 유도 장치(100)의 동작 전반을 야기하는 입력일 수 있다. 특히, 사용자 입력은 더욱 상세하게 후술할 게임 형태에서의 조작일 수도 있다.
상술한 바와 같이, 사용자는 자신의 현재 호흡 상태 및 이상적인 호흡 상태를 도시에 파악할 수 있으며, 현재 호흡 상태 및 이상적인 호흡 상태 사이의 유사도를 실시간으로 제공받을 수 있다. 이에 따라 사용자는 자신의 호흡 상태를 이상적인 호흡 상태로 변경할 수 있으며, 이에 따라 이상적인 호흡 상태의 유지가 가능할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 호흡 유도 장치의 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 호흡 유도 장치(300)는 사용자 인터페이스부(310), 가속도 센서부(320), 데이터 보정부(330), 제어부(340) 및 저장부(350)를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스부(310)는 표시부(311) 및 입력부(312)를 포함할 수 있다. 아울러, 제어부(340)는 데이터 처리부(341), 비교부(342) 및 그래픽 처리부(343)를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스부(310)는, 도 1과 관련하여 상술한 바와 같이 제어부(340)로부터 렌더링된 그래픽을 디스플레이할 수 있다. 아울러, 사용자 입력을 입력받을 수 있다. 더욱 상세하게는, 표시부(311)는 호흡 파형 데이터 및 호흡 파형 템플릿을 디스플레이할 수 있다. 아울러, 표시부(311)는 호흡 파형 데이터 및 호흡 파형 템플릿 사이의 유사도에 기초한 현재 호흡 충실도를 디스플레이할 수도 있다. 또한 표시부(311)는 호흡 충실도를 높일 수 있는 호흡 유도 지시자를 디스플레이할 수도 있다. 표시부(311)는 LCD 모듈 등으로 구현될 수 있으며, 입력부(312)와 함께 터치 스크린으로 구현될 수도 있다.
입력부(312)는 사용자 입력을 입력받을 수 있다.
가속도 센서부(320)는, 예를 들어 3축 가속도 센서일 수 있다. 가속도 센서부(320)는 호흡 유도 장치(300)에 인가되는 가속도를 센싱할 수 있다. 도 2a 및 2b와 관련하여 상술한 바와 같이, 가속도 센서부(320)에서 센싱된 가속도 정보는 호흡 파형 데이터와 대응될 수 있다. 가속도 센서부(320)는 센싱된 아날로그 형태의 로(raw) 데이터를 데이터 보정부(320)로 출력할 수 있다.
데이터 보정부(320)는 입력된 호흡 파형 데이터를 기설정된 이득으로 증폭할 수 있다. 아울러, 데이터 보정부(320)는 증폭된 호흡 파형 데이터를 필터링할 수 있다. 여기에서, 데이터 보정부(320)는 상기의 기설정된 이득으로 증폭할 수 있는 증폭 수단 및 필터링을 위한 필터링 수단을 포함할 수 있다. 증폭 수단은, 예를 들어 OP-AMP로 구현될 수 있으며, 필터링 수단은 로우패스필터, 하이패스필터 또는 밴드패스필터일 수 있으며, 그들의 조합으로 구현될 수도 있다.
데이터 보정부(320)에 의하여 보정된 호흡 파형 데이터는 데이터 처리부(341)로 입력된다.
데이터 처리부(341)는, 입력된 아날로그 형태의 호흡 파형 데이터에 대하여 ADC(analog to digital converting)를 수행할 수 있으며, 디지털 형태의 호흡 파형 데이터를 출력할 수 있다. 더욱 상세하게는, 데이터 처리부(341)는 입력된 아날로그 형태의 호흡 파형 데이터를 기설정된 주기로 샘플링할 수 있다. 데이터 처리부(341)는 샘플링된 호흡 파형 데이터에 대하여 양자화를 수행할 수 있으며, 양자화 결과에 기초하여 디지털 형태의 호흡 파형 데이터를 생성할 수 있다. 데이터 처리부(341)는 생성된 디지털 형태의 호흡 파형 데이터를 비교부(342) 및 그래픽 처리부(343)로 출력할 수 있다.
비교부(342)는 저장부(350)로부터 호흡 파형 템플릿을 독출할 수 있으며, 독출된 호흡 파형 템플릿을 호흡 파형 데이터와 비교할 수 있다. 비교부(342)는, 예를 들어 수학식 1에 기초한 호흡 파형 데이터 및 호흡 파형 템플릿 사이의 상관도를 결정할 수 있다. 비교부(342)의 비교 결과는 호흡 파형 데이터 및 호흡 파형 템플릿 사이의 유사도에 대응될 수 있다. 아울러, 상기의 유사도는 현재 호흡 충실도에 기초할 수 있다.
한편, 비교부(342)는 상관도 이외에도 다양한 방식으로 호흡 파형 데이터 및 호흡 파형 템플릿을 비교할 수 있으며, 이에 대하여 특별한 제한이 없다는 것을 당업자는 용이하게 이해할 것이다.
그래픽 처리부(343)는 데이터 처리부(341)로부터 입력된 호흡 파형 데이터, 저장부(350)로부터 독출한 호흡 파형 템플릿 및 비교부(342)로부터 입력된 현재 호흡 충실도 중 적어도 하나를 렌더링하여 그래픽 데이터를 생성할 수 있다. 그래픽 처리부(343)는 저장부(350)로부터 독출된 그래픽 생성 알고리즘에 기초하여 렌더링된 그래픽 데이터를 생성할 수 있다. 그래픽 처리부(343)는 중앙처리장치로 구현되어, 시리얼(serial)한 방식으로 표시부(311) 각각의 픽셀에 대한 그래픽을 렌더링할 수 있다. 또한 그래픽 처리부(343)는 그래픽처리장치(GPU)로 구현되어 표시부(311) 각각의 픽셀에 대한 그래픽을 패럴렐(parallel)한 방식으로 렌더링할 수도 있다.
그래픽 처리부(343)는, 예를 들어 사용자의 흥미를 유발할 수 있는 게임 화면의 그래픽을 렌더링할 수 있다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시 예에 의한 게임 화면의 예시이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 의한 게임에서 플레이 대상이 되는 캐릭터 및 옵션과 관련한 게임 화면이다. 사용자는 입력부(312)의 조작을 통하여 캐릭터(410,420) 중 하나를 선택할 수 있다. 아울러, 사용자는 입력부(312)의 조작을 통하여 옵션 메뉴(430)를 선택할 수도 있다.
도 4b는 도 4a에서 옵션 메뉴(430)가 선택된 경우의 화면이다. 사용자는 입력부(312)의 조작을 통하여 플레이 모드(play mode)(441)를 자동으로 할지, 수정할지 여부를 결정할 수 있다. 아울러, 사용자는 입력부(312)의 조작을 통하여, 플레이 시간(play time)(442)을 조정할 수 있다.
사용자는 입력부(312)의 조작을 통하여 메트로놈(443)의 사용 여부를 결정할 수 있다. 여기에서, 메트로놈은 호흡 유도 지시자의 일 실시 예이며, 호흡 파형 템플릿의 주기에 기초하여 일정한 시간 주기를 지시하는 수단일 수 있다. 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
사용자는 입력부(312)의 조작을 통하여 메트로놈의 시작 시간(444) 및 종료 시간(445)를 조정할 수 있다.
사용자는 입력부(312)의 조작을 통하여 호흡 모드(446)를 결정할 수 있다. 여기에서 호흡 모드(446)는 기저장된 호흡 파형 템플릿을 이용할지 또는 사용자가 조정한 호흡 파형 템플릿을 이용할지 여부에 대한 것일 수 있다.
사용자는 입력부(312)의 조작을 통하여 호흡 파형 템플릿의 주기(447)를 조정할 수도 있다. 그래픽 처리부(343)는 사용자의 조작이 개입된 경우에는, 호흡 파형 템플릿의 주기를 조정하여 렌더링할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른, 게임 플레이 화면의 개념도이다.
메트로놈(501)은 호흡 유도 지시자의 일 실시 예이다. 메트로놈(501)은 호흡 파형 템플릿의 주기를 표현할 수 있다. 예를 들어, 호흡 파형 템플릿의 주기가 10초인 경우에는, 메트로놈은 5초에 걸쳐서 활성 바의 개수가 증가하고, 5초에 걸쳐서 활성 바의 개수가 감소할 수 있다.
한편, 제어부(330)는 메트로놈(501)의 주기를 단계적으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 호흡 파형 데이터의 주기가 5초이며, 호흡 파형 템플릿의 주기가 10초인 경우를 상정하도록 한다. 즉, 사용자의 현재 호흡 상태는 급한 것과는 대조적으로, 이상적인 호흡 상태는 상대적으로 느리다. 이에 따라, 제어부(330)는 메트로놈(501)의 주기를 초기부터 10초로 고정하지 않고, 호흡 파형 데이터의 주기인 5초에서부터 단계적으로 10초까지 변경할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 보다 자연스럽게 이상적인 호흡 상태에 도달할 수 있는 효과가 창출될 수 있다.
획득 코인 개수(502)는 호흡 파형 데이터 및 호흡 파형 템플릿 사이의 유사도에 기초한 호흡 충실도를 사용자 친화적인 점수의 형태로 나타낸 것이다. 총 획득 점수(503)는 획득 코인 개수(502)의 환산에 따른 최종 결과를 나타내는 것이다. 획득 코인 개수 및 점수와 관련한 설명은 도 6a 및 6b를 참조하여 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
고정 위치(505)는 캐릭터가 존재하는 위치를 나타낸다. 본 발명의 실시 예에 의한 게임에서, 캐릭터는 고정 위치(505)에서 위치하면서, 좌우의 이동 없이 상하 방향(506)으로만 이동한다. 캐릭터는 지형 지물(508)의 고저에 따라서 상하(506) 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 캐릭터는 지형 지물(508) 상에 배치된 것과 같이 디스플레이될 수 있다.
한편, 지형 지물(508)은 호흡 파형 데이터에 대응될 수 있으며, 지형 지물(509)는 호흡 파형 템플릿에 대응될 수 있다. 한편, 지형 지물(508 및 509)는 기설정된 방향(507)으로 이동할 수 있다. 즉, 시간이 경과됨에 따라서 지형 지물(508 및 509)이 특정 방향으로 이동하며, 캐릭터는 좌우 방향으로 이동하지 않음에 따라서, 캐릭터가 지형 지물(508) 상에서 이동하는 것과 같은 효과가 창출될 수 있다.
복수 개의 코인(504)은 호흡 파형 템플릿에 대응하는 지형 지물(509) 상에 배치될 수 있다. 즉, 사용자가 호흡 파형 템플릿과 유사한 호흡 파형 데이터를 출력하는 경우에 있어, 캐릭터는 코인을 획득할 수 있다.
도 6a 및 6b는 호흡 충실도 및 이에 대한 점수를 설명하기 위한 개념도이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 호흡 파형 데이터는 초기에는 주기(λ) 및 깊이(b)를 포함할 수 있으며, 후기에는 주기(λ') 및 깊이(b')를 포함할 수 있다. 한편, 주기(λ)는 w의 진동수에 대응되며, 주기(λ')는 w'의 진동수에 대응된다고 상정하도록 한다.
도 6b는 사용자의 호흡에 대한 평가 기준이다. 실시간으로 표시되는 부분은 게임 플레이 중에 집계된 점수이며, 측정 후로 표시되는 부분은 게임 플레이 이후에 집계된 점수를 의미한다. 현재 호흡 파형 데이터의 진동수(w)가 10 초과인 경우에 대하여서는, 점수를 부여하지 않는다. 한편, 진동수(w)가 10 미만인 경우에 대하여서는, 6을 진동수(w)로 나눈 결과의 점수(a)를 부여한다.
아울러, 이후의 깊이(b')가 이전의 깊이(b)보다 깊은 경우에는 0.5점의 점수를 부여하며, 이전의 깊이(b)가 이후의 깊이(b')보다 깊은 경우에는 -0.5점의 점수를 부여한다.
한편, 게임 플레이가 종료된 이후에는, 6에서부터 평균 진동수(wmean)를 뺀 값(w_dev)이 1보다 크면 -0.5점의 점수를 부여하며, 0.5보다 작으면 0.5점의 점수를 부여한다.
아울러, 실시간으로 3점보다 큰 점수에 해당하면, 금화(5원)를 얻으며, 3점과 2점 사이에서는 은화(2원)를 얻으며, 2점에서 1점 사이에서는 동화(1원)를 얻을 수 있는 그래픽이 렌더링될 수 있다.
상술한 게임 플레이에 의하여, 사용자는 흥미를 가지면서 자신의 호흡 파형 데이터를 호흡 파형 템플릿에 근접시키도록 호흡을 조정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 측면에 의한 호흡 유도 장치의 제어 방법 흐름도이다.
호흡 유도 장치는 호흡 파형 데이터를 입력받을 수 있다(S701). 여기에서, 호흡 유도 장치는 호흡 파형 데이터를 입력받을 수 있는 수단으로서 3축 가속도 센서를 포함할 수 있다. 3축 가속도 센서가 호흡 파형 데이터를 입력받을 수 있는 구성에 대하여서는 상세하게 상술하였기 때문에 여기에서의 더 이상의 설명은 생략하도록 한다. 한편, 호흡 유도 장치는 가속도 센싱 이외에도 다양한 방식에 기초하여 호흡 파형 데이터를 입력받을 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
호흡 유도 장치는 호흡 파형 데이터를 디스플레이할 수 있다(S702). 사용자는, 호흡 파형 데이터를 실시간으로 모니터링함으로써 스스로의 호흡 상태를 파악할 수 있다. 아울러, 호흡 유도 장치는 호흡 파형 템플릿을 독출할 수 있다(S703).
호흡 유도 장치는 입력된 호흡 파형 데이터를 독출한 호흡 파형 템플릿과 비교하여 현재 호흡 상태에 대한 호흡 충실도를 평가할 수 있다(S704). 호흡 유도 장치는, 예를 들어 수학식 1과 관련된 상관도에 기초하여 호흡 파형 데이터 및 호흡 파형 템플릿 사이의 유사도를 판단할 수 있다. 호흡 유도 장치는 판단된 유사도, 즉 호흡 충실도를 디스플레이할 수 있다. 결국, 호흡 유도 장치는 호흡 파형 데이터, 호흡 파형 템플릿 및 호흡 충실도 중 적어도 하나를 디스플레이함으로써 사용자로 하여금 자연스럽게 이상적인 호흡 상태를 도출할 수 있도록 하는 효과가 창출될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 호흡 유도 장치의 제어 방법의 흐름도이다.
호흡 유도 장치는 호흡 파형 데이터를 입력받을 수 있다(S801). 호흡 유도 장치는 입력된 호흡 파형 데이터에 대하여 보정을 수행할 수 있다(S802). 호흡 유도 장치는, 예를 들어 입력된 호흡 파형 데이터를 기설정된 이득으로 증폭시킬 수 있으며, 증폭된 호흡 파형 데이터에 대하여 로우패스필터링, 하이패스필터링 및 밴드패스필터링 중 적어도 하나의 필터링 과정을 적용할 수 있다.
호흡 유도 장치는 호흡 파형 템플릿을 독출할 수 있다(S803). 아울러, 호흡 유도 장치는, 호흡 파형 데이터 및 호흡 파형 템플릿에 기초하여 그래픽을 렌더링할 수 있다. 여기에서 그래픽은, 사용자의 흥미를 유발할 수 있는 게임 화면의 일 화면일 수 있다. 호흡 유도 장치는 렌더링된 그래픽을 디스플레이할 수 있으며(S805), 사용자는 이에 대응하여 예를 들어 게임 플레이를 수행할 수 있다.
한편, 호흡 유도 장치는 사용자가 그래픽을 인지하고 변경된 호흡 파형 데이터를 출력하는 피드백 호흡 파형 데이터를 입력받아 렌더링하여 디스플레이할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 자신의 호흡 상태의 변경 상황에 대하여 파악할 수 있는 효과가 창출될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 게임 화면 표시 방법의 흐름도이다.
호흡 유도 장치는 캐릭터를 도시할 수 있으며, 아울러 입력받은 호흡 파형 데이터를 굴곡을 가지는 제 1 지형 지물로 도시할 수 있다(S901).
아울러, 호흡 유도 장치는 호흡 파형 템플릿을 굴곡을 가지는 제 2 지형 지물로 도시할 수 있다(S902). 호흡 유도 장치는, 시간이 경과함에 따라서 제 1 지형 지물 및 제 2 지형 지물이 특정 방향으로 진행하는 것과 같이 도시할 수 있다(S903). 이러한 경우에서, 상기의 캐릭터는 좌우 방향으로는 이동하지 않고, 상하 방향으로만 이동하도록 제어하여 캐릭터가 제 1 및 제 2 지형 지물 상에서 전진하는 것과 같은 효과를 창출할 수 있다.
호흡 유도 장치는 제 2 지형 지물 상에 호흡 충실도를 반영하는 코인을 도시할 수 있다(S904). 여기에서, 코인의 종류 및 이에 대응하는 점수와 관련하여서는 상세하게 상술하였기 때문에 더 이상의 설명은 생략하도록 한다.
호흡 유도 장치는 캐릭터가 코인과 접촉하는 경우, 코인에 대응하는 점수 또는 개수를 획득하도록 제어할 수 있다(S905). 사용자는 상술한 과정에 따라서, 캐릭터가 더 많은 코인 또는 더 높은 점수를 획득하기 위하여 호흡 파형 데이터를 호흡 파형 템플릿에 근접하게 하도록 호흡 상태를 조절할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 호흡 유도 장치의 블록도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 호흡 유도 장치(1020)는 심박수 측정기(1010)와 연결될 수 있다. 호흡 유도 장치(1020)는 제어부(1030), 저장부(1040) 및 사용자 인터페이스부(1050)를 포함할 수 있다. 제어부(1030)는 보정부(1031), 호흡 데이터 변환부(1032), 비교부(1033) 및 그래픽 처리부(1034)를 포함할 수 있다.
도 10의 실시 예에 따른 호흡 유도 장치(1020)는 호흡 파형 데이터를 직접적으로 수집하기보다는, 입력된 심박수에 기초하여 호흡 파형 데이터를 도출할 수 있다.
심박수 측정기(1010)는 기설정된 기간 동안 사용자의 심박수를 측정할 수 있다. 심박수 측정기(1020)는 예를 들어 전극 또는 광센서를 포함할 수 있다. 심박수 측정기(1020)가 전극으로 구현되는 경우에는 사용자의 흉부, 팔, 다리 등에 장착될 수 있으며, 광센서로 구현되는 경우에는 동맥혈, 정맥혈 부분에 장착될 수 있다.
심박수 측정기(1010)는 사용자의 심박수를 측정하여 보정부(1031)로 출력할 수 있다. 보정부(1031)는 입력된 심박수 데이터에 대하여 증폭 및 필터링 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
호흡 데이터 변환부(1032)는 입력된 심박수 데이터를 호흡 파형 데이터로 변환할 수 있다. 호흡 데이터 변환부(1032)는 심박수 및 호흡 파형 사이의 관계에 기초하여, 심박수 데이터를 호흡 파형 데이터로 변환할 수 있다. 예를 들어, 심박수가 증가하면 호흡 파형 데이터의 주기는 짧아지며, 심박수가 감소하면 호흡 파형 데이터의 주기는 길어지는 관계가 주어진 것으로 상정한다. 이러한 경우에는, 호흡 데이터 변환부(1032)는 심박수 데이터 변경 사항을 반영하여 호흡 파형 데이터를 생성할 수 있다.
한편, 비교부(1033)가 변환된 호흡 파형 데이터 및 저장부(1040)로부터 독출된 호흡 파형 템플릿을 비교하는 과정, 그래픽 처리부(1034)가 그래픽을 렌더링하는 과정, 사용자 인터페이스부(1050)가 렌더링된 그래픽을 표시하고 또는 사용자 입력을 입력받는 과정에 대하여서는 상술하였기 때문에 여기에서 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 도 10의 실시 예에서는 심박수 측정기(1010)가 호흡 유도 장치(1020)에 연결된 것과 같이 도시되었지만, 호흡 파형 데이터로 변환될 수 있는 데이터를 측정할 수 있는 장치라면 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 심박수 측정기를 치환하여 뇌파 센서, 피부 저항 센서, 피부 온도 센서, 근육 신호 센서가 호흡 유도 장치(1020)에 연결된 실시 예들도 당업자는 용이하게 도출할 수 있다.
이에 따라, 다양한 생체 신호를 측정하여 이를 호흡 파형 데이터로 변환하여 호흡을 유도하는 구성이 가능하고, 사용자는 자신이 원하는 부위의 생체 신호를 이용함으로써 사용자 편의가 극대화될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 누구든지 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범주 내에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다. 따라서 본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는다면 다양한 변형 실시가 가능할 것이며, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (20)

  1. 사용자로부터 호흡 파형 데이터를 수집하는 호흡 파형 데이터 수집부;
    호흡 파형 템플릿을 저장하는 저장부;
    상기 호흡 파형 데이터 및 상기 호흡 파형 템플릿을 비교하고, 상기 비교 결과의 유사도에 기초하여 호흡 충실도를 결정하는 제어부; 및
    상기 호흡 파형 데이터, 상기 호흡 파형 템플릿 및 상기 호흡 충실도 중 적어도 하나를 디스플레이하는 사용자 인터페이스부;를 포함하는 호흡 유도 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 호흡 파형 데이터 수집부는, 상기 호흡 유도 장치에 인가되는 가속도를 센싱하는 가속도 센서인 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 호흡 파형 데이터 수집부로부터의 가속도 정보에 기초하여, 상기 호흡 파형 데이터를 해석하는 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 호흡 파형 데이터 및 상기 호흡 파형 템플릿 사이의 상관도에 기초하여 상기 호흡 충실도를 결정하는 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 호흡 파형 데이터는 n개의 시계열적 데이터이며, 상기 호흡 파형 템플릿은 n개의 시계열적 데이터이며,
    상기 상관도는, 하기의 수학식 1에 의하여 결정되며,
    [수학식 1]
    Figure pat00004

    상기
    Figure pat00005
    는 호흡 파형 데이터의 평균이며, 상기
    Figure pat00006
    는 호흡 파형 템플릿의 평균인 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 호흡 충실도는 기설정된 게임의 플레이를 통한 점수로 표현되며,
    상기 제어부는, 상기 기설정된 게임을 렌더링하고, 렌더링된 게임 화면을 표시하도록 상기 사용자 인터페이스부를 제어하는 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 호흡 파형 데이터의 깊이가 시계열적으로 증가하면, 상기 제어부는 상기 점수에 추가 점수를 합한 결과를 점수로 처리하는 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 호흡 파형 데이터의 진동수의 평균과 상기 호흡 파형 템플릿의 진동수를 비교하여 점수를 산출하는 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 호흡 파형 데이터 수집부는,
    생체 신호를 입력받아 보정하는 보정부; 및
    상기 생체 신호를 상기 호흡 파형 데이터로 변환하는 호흡 데이터 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 생체 신호는 심박수 데이터인 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치.
  11. 호흡 유도 장치의 제어 방법에 있어서,
    사용자로부터 호흡 파형 데이터를 수집하는 단계;
    기저장된 호흡 파형 템플릿을 독출하는 단계;
    상기 호흡 파형 데이터 및 상기 호흡 파형 템플릿을 비교하고, 상기 비교 결과의 유사도에 기초하여 호흡 충실도를 결정하는 단계; 및
    상기 호흡 파형 데이터, 상기 호흡 파형 템플릿 및 상기 호흡 충실도 중 적어도 하나를 디스플레이하는 단계;를 포함하는 호흡 유도 장치의 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 호흡 파형 데이터를 수집하는 단계는, 상기 호흡 유도 장치에 인가되는 가속도를 센싱하는 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치의 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가속도 정보에 기초하여, 상기 호흡 파형 데이터를 해석하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치의 제어 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 호흡 충실도를 결정하는 단계는, 상기 호흡 파형 데이터 및 상기 호흡 파형 템플릿 사이의 상관도에 기초하여 상기 호흡 충실도를 결정하는 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치의 제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 호흡 파형 데이터는 n개의 시계열적 데이터이며, 상기 호흡 파형 템플릿은 n개의 시계열적 데이터이며,
    상기 상관도는, 하기의 수학식 1에 의하여 결정되며,
    [수학식 1]
    Figure pat00007

    상기
    Figure pat00008
    는 호흡 파형 데이터의 평균이며, 상기
    Figure pat00009
    는 호흡 파형 템플릿의 평균인 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치의 제어 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 호흡 충실도는 기설정된 게임의 플레이를 통한 점수로 표현되며,
    상기 기설정된 게임을 렌더링하는 단계; 및
    렌더링된 게임 화면을 표시하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치의 제어 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 호흡 파형 데이터의 깊이가 시계열적으로 증가하면, 상기 점수에 추가 점수를 합한 결과를 점수로 처리하는 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치의 제어 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 호흡 파형 데이터의 진동수의 평균과 상기 호흡 파형 템플릿의 진동수를 비교하여 점수를 산출하는 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치의 제어 방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 호흡 파형 데이터 수집하는 단계는,
    생체 신호를 입력받아 보정하는 단계; 및
    상기 생체 신호를 상기 호흡 파형 데이터로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치의 제어 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 생체 신호는 심박수 데이터인 것을 특징으로 하는 호흡 유도 장치의 제어 방법.

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